Reações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênio

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Corrêa, João Vítor Soares
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9472
Resumo: Hydrogen (H2) is used in several industrial processes, including ammonia production and petroleum refining. Commercially, most of the H2 produced is from methane steam reforming. Although well established industrially, methane steam reforming requires high energy demand and has problems of catalyst deactivation. As an alternative, this work presents the methane conversion to H2 through chemical looping reactions. This process consists in reacting a metal oxide (MeO) with methane (reducing agent) producing CO and H2 in the gas phase and reduced metal (Me) in the solid phase. Then, regeneration of the Mel is carried out with an oxidizing agent (air, for example), again producing MeO. To make this technology viable, the development of oxygen transporting materials that present high activity, selectivity and stability in the two reaction stages is essential. In this work, Ni/NiO based materials supported on different metal oxides were synthesized. The materials were prepared by wet impregnation and characterized by thermogravimetry, X-ray diffraction, programmed temperature reduction, surface area (BET method), pore volume and transmission electron microscopy. Reactive tests were carried out using methane as reducing agent and oxygen as oxidizing agent. In general, the materials showed activity in both stages of reaction and it was verified that the support exerts influence in the behavior of the formation of the products and the characteristics of Ni/NiO particles.
id SCAR_1d7d4db642894ca52f55b13555cfe532
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/9472
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str
spelling Corrêa, João Vítor SoaresSantos, João Batista Oliveira doshttp://lattes.cnpq.br/0285313473901330http://lattes.cnpq.br/85781968899284352018-02-21T18:42:08Z2018-02-21T18:42:08Z2017-04-06CORRÊA, João Vítor Soares. Reações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênio. 2017. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2017. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9472.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9472Hydrogen (H2) is used in several industrial processes, including ammonia production and petroleum refining. Commercially, most of the H2 produced is from methane steam reforming. Although well established industrially, methane steam reforming requires high energy demand and has problems of catalyst deactivation. As an alternative, this work presents the methane conversion to H2 through chemical looping reactions. This process consists in reacting a metal oxide (MeO) with methane (reducing agent) producing CO and H2 in the gas phase and reduced metal (Me) in the solid phase. Then, regeneration of the Mel is carried out with an oxidizing agent (air, for example), again producing MeO. To make this technology viable, the development of oxygen transporting materials that present high activity, selectivity and stability in the two reaction stages is essential. In this work, Ni/NiO based materials supported on different metal oxides were synthesized. The materials were prepared by wet impregnation and characterized by thermogravimetry, X-ray diffraction, programmed temperature reduction, surface area (BET method), pore volume and transmission electron microscopy. Reactive tests were carried out using methane as reducing agent and oxygen as oxidizing agent. In general, the materials showed activity in both stages of reaction and it was verified that the support exerts influence in the behavior of the formation of the products and the characteristics of Ni/NiO particles.O gás hidrogênio é utilizado em vários processos industriais, entre eles a produção de amônia e no refino de petróleo. Comercialmente, a maior parte do hidrogênio produzido é a partir da reforma a vapor do metano (RVM). Apesar de bem estabelecido industrialmente, a RVM exige alta demanda energética e possui problemas de desativação do catalisador. Como forma alternativa, este trabalho apresenta a reforma do metano via reações cíclicas de oxidação e redução para produção de hidrogênio. Este processo consiste em reagir um óxido metálico (MeO) com metano (agente redutor) produzindo CO e H2 na fase gasosa e metal reduzido (Me) na fase sólida. Posteriormente é realizada a regeneração do metal reduzido com um agente oxidante (ar, por exemplo), produzindo novamente MeO. Para o sucesso dessa tecnologia é essencial o desenvolvimento de materiais sólidos transportadores de oxigênio que apresentem alta atividade, seletividade e estabilidade nas duas etapas de reação. Neste trabalho, foram sintetizados materiais a base de NiO/Ni suportado em diferentes óxidos metálicos. A preparação desses materiais foi feita por meio de impregnação via úmida e caracterizados por: termogravimetria, difração de raios X, redução a temperatura programada, área superficial (método BET) e volume de poros, microscopia eletrônica de transmissão. Por fim, foram realizados ensaios reacionais utilizando metano como agente redutor e oxigênio como agente oxidante. Em geral, os materiais apresentaram atividade em ambas as etapas de reação e foi verificado que o suporte exerce influência no comportamento da formação dos produtos e das características das partículas de Ni/NiO.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQUFSCarReforma a vaporOxidaçãoHidrogênioOxidationHydrogenENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAReações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênioinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisOnlineinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissJVSC.pdfDissJVSC.pdfapplication/pdf4271608https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9472/1/DissJVSC.pdf9896cc8fae0d9786811a35d3f4c1be36MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81957https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9472/2/license.txtae0398b6f8b235e40ad82cba6c50031dMD52TEXTDissJVSC.pdf.txtDissJVSC.pdf.txtExtracted texttext/plain148562https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9472/3/DissJVSC.pdf.txtd367805ea6f5be255c5231e4beab0522MD53THUMBNAILDissJVSC.pdf.jpgDissJVSC.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5523https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9472/4/DissJVSC.pdf.jpge98c5e207300fb06d2b2176cf7b5a941MD54ufscar/94722019-09-11 03:02:47.358oai:repositorio.ufscar.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222019-09-11T03:02:47Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv Reações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênio
title Reações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênio
spellingShingle Reações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênio
Corrêa, João Vítor Soares
Reforma a vapor
Oxidação
Hidrogênio
Oxidation
Hydrogen
ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
title_short Reações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênio
title_full Reações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênio
title_fullStr Reações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênio
title_full_unstemmed Reações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênio
title_sort Reações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênio
author Corrêa, João Vítor Soares
author_facet Corrêa, João Vítor Soares
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8578196889928435
dc.contributor.author.fl_str_mv Corrêa, João Vítor Soares
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Santos, João Batista Oliveira dos
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0285313473901330
contributor_str_mv Santos, João Batista Oliveira dos
dc.subject.por.fl_str_mv Reforma a vapor
Oxidação
Hidrogênio
topic Reforma a vapor
Oxidação
Hidrogênio
Oxidation
Hydrogen
ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Oxidation
Hydrogen
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
description Hydrogen (H2) is used in several industrial processes, including ammonia production and petroleum refining. Commercially, most of the H2 produced is from methane steam reforming. Although well established industrially, methane steam reforming requires high energy demand and has problems of catalyst deactivation. As an alternative, this work presents the methane conversion to H2 through chemical looping reactions. This process consists in reacting a metal oxide (MeO) with methane (reducing agent) producing CO and H2 in the gas phase and reduced metal (Me) in the solid phase. Then, regeneration of the Mel is carried out with an oxidizing agent (air, for example), again producing MeO. To make this technology viable, the development of oxygen transporting materials that present high activity, selectivity and stability in the two reaction stages is essential. In this work, Ni/NiO based materials supported on different metal oxides were synthesized. The materials were prepared by wet impregnation and characterized by thermogravimetry, X-ray diffraction, programmed temperature reduction, surface area (BET method), pore volume and transmission electron microscopy. Reactive tests were carried out using methane as reducing agent and oxygen as oxidizing agent. In general, the materials showed activity in both stages of reaction and it was verified that the support exerts influence in the behavior of the formation of the products and the characteristics of Ni/NiO particles.
publishDate 2017
dc.date.issued.fl_str_mv 2017-04-06
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2018-02-21T18:42:08Z
dc.date.available.fl_str_mv 2018-02-21T18:42:08Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv CORRÊA, João Vítor Soares. Reações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênio. 2017. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2017. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9472.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9472
identifier_str_mv CORRÊA, João Vítor Soares. Reações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênio. 2017. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2017. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9472.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9472
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQ
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9472/1/DissJVSC.pdf
https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9472/2/license.txt
https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9472/3/DissJVSC.pdf.txt
https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9472/4/DissJVSC.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv 9896cc8fae0d9786811a35d3f4c1be36
ae0398b6f8b235e40ad82cba6c50031d
d367805ea6f5be255c5231e4beab0522
e98c5e207300fb06d2b2176cf7b5a941
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1777472093915447296